基于Triple Collocation方法的微波土壤水分产品不确定性分析与时空变化规律研究

作     者：范悦 邱建秀 董建志 张小虎 王大刚 Fan Yue;Qiu Jianxiu;Dong Jianzhi;Zhang Xiaohu;Wang Dagang

作者机构：中山大学地理科学与规划学院广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室广东广州510275 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东珠海519000 美国农业部水文遥感实验室马里兰州20705 南京农业大学国家信息农业工程技术中心南京农业大学江苏南京210095 

出 版 物：《遥感技术与应用》 (Remote Sensing Technology and Application)

年 卷 期：2020年第35卷第1期

页      面：85-96页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(41971031) 国家自然科学基金青年项目(41501450) 

主　　题：风云三号 SMAP ASCAT Triple Collocation 土壤水分 

摘      要：土壤水分是连接地—气系统的重要状态变量,微波遥感为准确获取大面积土壤水分信息提供新的技术手段。准确解读微波土壤水分产品质量、深入了解其误差的时空分布特征是通过数据同化等方法将其融入陆面模型,从而成功应用于地球科学领域的重要先决条件。基于Triple Collocation(TC)方法检验了风云三号C星(FY-3C)、土壤水分主被动卫星(SMAP)及高级微波散射计(ASCAT)这3种常用微波土壤水分产品在中国陆域的质量,并通过Hovm?ller图评估了3套产品捕捉土壤水分时空变化的能力。结果显示:①TC方法得到的分析结论与地面实测资料的验证结果一致,整体上SMAP优于ASCAT和FY-3C,不同土地利用类型下SMAP信噪比均最高,三者的TC信噪比分别为1.668 dB、-0.316 dB和-2.182 dB,同时三者与实测值的相关系数分别为0.514、0.501和0.209;②FY-3C和ASCAT产品的精度在中国西北地区整体优于南部地区,3种产品均能较好地刻画土壤水分随纬度和经度变化的情况,3种产品展现的季节波动整体高于实测,其中FY-3C的季节波动在3种产品中最为剧烈;③FY-3C的质量比ASCAT和SMAP更易受到植被影响,但在裸土区FY-3C优于ASCAT。本研究基于TC分析提供了全国范围内3种主流微波土壤水分产品的误差和信噪比的空间分布,并通过Hovm?ller图评估了其描述土壤水分时空变化的能力。研究结论可为微波土壤水分产品的同化研究提供一定参考。